CN110484740A - 一种从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法及该方法使用的平炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法，包括以下步骤：废渣破碎精选：将钨锡铜铅废渣精选，得到精选矿；熔炼：对精选矿进行熔炼，取上层矿渣；强磁选矿：将所得矿渣破碎后，使用强磁选矿，得到钽铌钨混合粒矿；焙烧：将所得钽铌钨混合粒矿与木炭、碳酸钠混合焙烧；浸出钨：将所得的混合物与水混合浸泡，过滤得到浸出渣；稀酸除硅：将所得浸出渣与稀盐酸混合，浸出过滤得到脱硅渣；烘干：将所得脱硅渣烘干得到人造铌钽精矿。本发明还涉及一种适用上述熔炼步骤的平炉，包括炉体、坩埚、炉芯平台及出烟气管道。所述坩埚与所述炉芯平台设置于所述炉体内部；所述出烟气管道设置于所述炉体顶部；所述炉体整体密封；所述坩埚为两节结构。

Description

一种从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法及该方法使用的平炉
技术领域
本发明涉及有色金属回收领域及一种平炉的设计，具体涉及回收钽铌金属的领域。
背景技术
云南个旧为有名的稀土产地，主要矿产为以锡为主的多金属伴生矿，探明的资源有锡、铜、铅、锌、钨、铋、钼、铟、钽、铍、金、银、锗、镓、锆、镉、铌、铁、锰、硫、砷、霞石等20余种，特点是共伴生组分多、所含元素组合关系多变，矿石类型多样。长期的矿产资源开发，给个旧遗留下数亿吨的尾矿，以及无数的采掘抛碴、有色金属冶炼废渣，导致个旧地区重金属面源染污严重，虽然经过多年的治理，仍然没有从根本上解决问题。
有色金属冶炼的废渣中，钨锡铜铅废渣占有相当大的比率。钨锡铜铅废渣的特点为含有多种有色金属，其中包括锡、钨、铜、铅、金、银、钽、铌，但金属品味低，如随意废弃的话极易污染环境且浪费稀土金属资源。但如依照常规的金属回收方法，单独回收钨锡铜铅废渣中某种金属的话，由于废渣中金属品味低，会导致回收过程繁琐，难以大规模进行，且成本过高，不能形成经济效益。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种能够低成本的批量回收铌钽的从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法。
一种从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法，包括以下步骤：
a.废渣破碎精选：先将钨锡铜铅废渣破碎至80-100目进行初选；初选后的矿渣继续破碎至120目进行重选，得到精选矿；
b.熔炼：对步骤a所得精选矿进行熔炼，控制熔炼温度为1150℃，在上层得到富集了钨、铌、钽的矿渣；
c.强磁选矿：将步骤b所得的富集了钨、铌、钽的矿渣破碎后，使用强磁选矿，得到钽铌钨混合粒矿；
d.焙烧：将步骤c所得钽铌钨混合粒矿与木炭、碳酸钠混合焙烧，控制焙烧温度为650℃～950℃之间；
e.浸出钨：将经过步骤d所得的混合物与足量的水混合，加热至85℃，过滤得到浸出渣；
f.稀酸除硅：将步骤e所得浸出渣与稀盐酸混合，在85℃下搅拌浸出4～5分钟后迅速过滤得到脱硅渣；
g.烘干：将所得脱硅渣烘干得到人造铌钽精矿。
相对于现有技术，本技术方案的有益效果是：本方法可以从大量低金属品味的废渣中综合回收钽与铌，有效实现了对有价金属的回收与利用，回收金属资源的同时减少了对环境的污染；所述方法整体成本低廉，可以对废渣进行批量处理，能够形成经济效益；同时所述方法整体十分环保，不会形成二次污染，可有效的将废弃物转化为可进行常规萃取分离的人造铌钽精矿。
进一步地，在步骤f与步骤g之间进行高酸浸出步骤；
所述高酸浸出步骤为：将步骤f所得的脱硅渣与30％的盐酸混合，在95℃下搅拌浸出1～1.5 小时，过滤后得到进一步除杂的滤渣。可进一步的除去脱硅渣中残存的铁、锰、锡、钛等杂质，使得到的人造铌钽精矿纯度更高。
进一步地，步骤b中，所述熔炼操作使用平炉进行。操控简便、节能环保。
进一步地，步骤b中，所述熔炼操作的时长为24小时。使原料充分分层，使各组分易于分离。
进一步地，步骤c中，所述强磁选矿的尾矿送回步骤a，再次进行所述重选。将尾矿中残存的金属资源进一步回收，减少浪费。
进一步地，步骤d中，所述钽铌钨混合粒矿与木炭、碳酸钠的质量比为100：(4～5)：(35～40)。
进一步地，步骤f中的所述稀盐酸的浓度为7～9％，所述浸出渣与所述稀盐酸以固液比为 1：6的比例混合。
进一步地，所述高酸浸出步骤中，所述脱硅渣与所述盐酸以固液比为1：3的比例混合。
本发明同时提供一种适用上述方法步骤b的平炉，包括炉体、坩埚、炉芯平台及出烟气管道。所述炉芯平台设置于所述炉体内部；所述坩埚设置于所述炉体内部、所述炉芯平台上方；所述出烟气管道设置于所述炉体顶部；所述炉体整体密封，内部设置有双层耐火砖；所述坩埚为两节结构，分为上节与下节，所述上节于与所述下节上下拼接。
进一步地，所述炉体的材料进口处设置有进口活动门；所述炉体的炉芯下部设置有若干滚轮；所述炉体的最底层设置有进空气孔；所述坩埚为铸钢制成，所述上节为圆柱形，所述下节为平底倒圆锥形，所述下节的顶端拼接处设置有便于拼接的凸起；所述出烟气管道上设置有一台引风机。
相对于现有技术，本技术方案中所述平炉的有益效果是：操作简单，整体密封，有效控制了污染气体的排放，安全环保，且可以多次重复使用，循环作业，简化了处理大量物料的操作工序。所述平炉使用煤炭供能，相较于使用电进行功能的平炉有效的降低了成本。所述平炉十分适用于所述从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法中的步骤b熔炼，可以便捷的对所述精选矿进行熔炼；所述平炉的重复使用与循环作业的能力十分便于对大量物料进行批量处理，效率高且成本低廉，适用于对大量所述精选矿的熔炼。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为从钨锡铜铅废渣回收钽铌的流程图；
图2为熔炼时所使用的平炉结构示意图；
图3为平炉的坩埚结构示意图。
图中：
炉体10；坩埚20；上节21；下节22；耐火砖30；炉芯板40；出烟气管道50。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
请参阅图1，图1为从钨锡铜铅废渣回收钽铌的流程图，本发明提供一种从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法，包括以下步骤：
(1)废渣破碎精选：首先将钨锡铜铅废渣破碎球磨至80-100目，然后使用水机分离机进行初选；初选后的矿渣继续进行磨矿，继续破碎至120目，然后使用摇床进行重选，得到精选矿。
所述钨锡铜铅废渣原产地为中国云南，其中金品味为0.3g/T，银品味为42g/T，其余各金属所占质量百分比为：钨0.1％、锡0.2％、铜0.2～0.5％、铅2～3％、铌0.01％、钽0.02％等等。
(2)熔炼：使用平炉对步骤(1)所得精选矿进行熔炼，控制炉温为1150℃，熔炼24小时，熔炼过程中，金、银随铅锡合金沉入坩埚底层；铜、铁、硫形成冰铜停留在坩埚中层；耐高温的钨、铌、钽不会熔化，以浮渣的形式浮在坩埚上层。冷却后形成上中下三层结构，下层主要为铅锡合金，中层主要为冰铜，上层为富集了钨、铌、钽的矿渣。
(3)强磁选矿：将步骤(2)所得的富集了钨、铌、钽的矿渣破碎球磨至150目后，使用强磁选矿，进一步富集钨、铌、钽，得到钽铌钨混合粒矿，剩余的尾矿则与步骤(1)中的初选后的矿渣混合，再次进行摇床重选，回收其中残存的有价金属。
(4)焙烧：将步骤(3)所得钽铌钨混合粒矿与木炭、碳酸钠按质量比为100：(4～5)：(35～40)的比例混合，进行焙烧，控制焙烧温度为650℃～950℃之间，焙烧时铌、钽转化为不溶钠盐，而其中混杂的钨、锡、硅、铝等金属则转化为可溶钠盐。
(5)水煮湿法浸出钨：将经过步骤(4)所得的混合物与足量的水混合，加热至85℃，将以钨为主的其他杂质浸出，之后过滤得到浸出液与浸出渣，其中浸出液可从中提取金属钨。
(6)稀酸除硅：将步骤(5)所得浸出渣与7～9％的稀盐酸以固液比为1：6的比例混合，在85℃左右的温度下搅拌浸出4～5分钟后迅速过滤得到脱硅渣。
(7)高酸浸出：将步骤(6)所得的脱硅渣与30％的盐酸以固液比为1：3的比例混合，在95℃左右的温度下搅拌浸出1～1.5小时，进一步除去脱硅渣中残存的铁、锰、锡、钛等杂质；过滤后将所得滤渣烘干即得到人造铌钽精矿。
步骤(7)所得人造铌钽精矿的主要组分及质量分数为：五氧化二钽25.1％、五氧化二铌 31.19％、钨元素1.2％、锡元素1.0％、铝元素0.13％、钛元素0.42％、铁元素0.45％、锰元素 0.52％、二氧化硅0.6％等，全流程中铌钽的总回收率达90％以上，达到了常规萃取分离的水平。
本发明所述冶炼方法所涉及的反应方程式：
步骤(4)焙烧时，铌、钽转化为不溶钠盐的反应方程式为
4(Mn，Fe)(Ta3)2+12Na2CO3+33O2＝4NaTaO3+2(Mn，Fe)2O3+12CO2
4(Mn，Fe)(NbO3)2+4Na2CO3+O2＝8NaNbO3+2(Mn，Fe)2O3+4CO2
钨、锡、硅金属则转化为可溶钠盐的反应方程式为 4FeWO4+4Na2CO3+O2＝4Na2WO4+2Fe2O3+4CO2
6MnWO4+6Na2CO3+O2＝6Na2WO4+2Mn3O4+6CO2
2Si+2Na2CO3+O2＝2Na2SiO2+2CO2
SnO2+Na2CO3＝Na2SnO3+CO2↑
SnO2+C＝Sn+CO2↑
步骤(6)稀酸除硅的反应方程式为
Na2SiO3+2HCl＝H2SiO3+2NaCl
Na2WO4+2HCl＝H2WO3+2NaCl
Na2SnO3+6HCl＝SnCl4+2NaCl+3H2O
步骤(7)高酸浸出的反应方程式为：
4Na2O·3Ta2O5+8HCl+xH2O＝3Ta2O5·(x+4)H2O↓+8NaCl
4Na2O·3Nb2O5+8HCl+xH2O＝3Nb2O5·(x+4)H2O↓+8NaCl
Fe2O3+6HCl＝3FeCl3+3H2O
Mn3O4+8HCl＝MnCl2+2MnCl3+4H2O
Al(OH)3+3HCl＝AlCl3+3H2O
CaSiO3+2HCl＝CaCl2+H2SiO3↓
NaSnO3+6HCl＝SnCl4+2NaCl+3H2O
Na2TiO3+2HCl＝H2TiO3+2NaCl
所述从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法可以从大量低金属品味的废渣中综合回收钽与铌，有效实现了对有价金属的回收与利用，回收金属资源的同时减少了对环境的污染；所述方法整体成本低廉，可以对废渣进行批量处理，能够形成经济效益；同时所述方法整体十分环保，不会形成二次污染，可有效的将废弃物转化为可进行常规萃取分离的人造铌钽精矿。
在所述步骤(2)焙烧中所使用的所述平炉，其结构请参阅图2与图3，图2为熔炼时所使用的平炉结构示意图，图3为平炉的坩埚结构示意图。所述平炉包括炉体10、坩埚20、炉芯平台30及出烟气管道40。所述炉芯平台30设置于所述炉体10内部；所述坩埚20设置于所述炉体10内部、所述炉芯平台30上方；所述出烟气管40道设置于所述炉体10顶部用于排放烟气。
所述炉体10整体为密封炉，其内部设置有双层耐火砖30；所述炉体10材料进口处设置有进口活动门；所述炉体10的炉芯下部设置有若干滚轮，增强所述平炉的循环使用能力；所述炉体10的最底层设置有进空气孔，所述进空气孔可控制送入炉体内的空气量的大小及空气流速。
所述坩埚20为两节结构，上节21为圆柱形，下节22为平底倒圆锥形；所述上节21与所述下节22上下拼接，所述下节22的顶端拼接处设置有便于拼接的凸起；所述坩埚20整体为铸钢制成，其材质与分节设计使所述坩埚20可以多次循环使用，便于连续作业。
所述出烟气管道40上设置有一台引风机，用于收集烟尘，有效防止污染。
使用所述平炉的操作步骤分为以下几步：
(1)将所述坩埚20的所述上节21与所述下节22拼接，并在其外层涂布一层液态黄泥；
(2)在所述炉体10的炉芯处装填足量块煤；
(3)将所述坩埚20放入炉芯内，将原料装填入所述坩埚20内；
(4)进行炉内点火，对原料进行熔炼；
(5)打开所述引风机，将废弃烟尘收集，进行进一步处理；
(6)熔炼完成后停火，冷却出炉后便可进行下一轮作业。
所述平炉操作简单，整体密封，有效控制了污染气体的排放，安全环保，且可以多次重复使用，循环作业，简化了处理大量物料的操作工序。所述新型使用煤炭供能，相较于使用电进行功能的平炉有效的降低了成本。
所述平炉十分适用于所述从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法中的步骤(2)熔炼，可以便捷的对所述精选矿进行熔炼；所述平炉的重复使用与循环作业的能力十分便于对大量物料进行批量处理，效率高且成本低廉，适用于对大量所述精选矿的熔炼。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.废渣破碎精选：先将钨锡铜铅废渣破碎至80-100目进行初选；初选后的矿渣继续破碎至120目进行重选，得到精选矿；
b.熔炼：对步骤a所得精选矿进行熔炼，控制熔炼温度为1150℃，在上层得到富集了钨、铌、钽的矿渣；
c.强磁选矿：将步骤b所得的富集了钨、铌、钽的矿渣破碎后，使用强磁选矿，得到钽铌钨混合粒矿；
d.焙烧：将步骤c所得钽铌钨混合粒矿与木炭、碳酸钠混合焙烧，控制焙烧温度为650℃～950℃之间；
e.浸出钨：将经过步骤d所得的混合物与足量的水混合，加热至85℃，过滤得到浸出渣；
f.稀酸除硅：将步骤e所得浸出渣与稀盐酸混合，在85℃下搅拌浸出4～5分钟后迅速过滤得到脱硅渣；
g.烘干：将所得脱硅渣烘干得到人造铌钽精矿。
2.根据权利要求1所述的一种从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法，其特征在于：在步骤f与步骤g之间进行高酸浸出步骤；
所述高酸浸出步骤为：将步骤f所得的脱硅渣与30％的盐酸混合，在95℃下搅拌浸出1～1.5小时，过滤后得到进一步除杂的滤渣。
3.根据权利要求1所述的一种从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法，其特征在于：步骤b中，所述熔炼操作使用平炉进行。
4.根据权利要求1所述的一种从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法，其特征在于：步骤b中，所述熔炼操作的时长为24小时。
5.根据权利要求1所述的一种从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法，其特征在于：步骤c中，所述强磁选矿的尾矿送回步骤a，再次进行所述重选。
6.根据权利要求1所述的一种从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法，其特征在于：步骤d中，所述钽铌钨混合粒矿与木炭、碳酸钠的质量比为100：(4～5)：(35～40)。
7.根据权利要求1所述的一种从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法，其特征在于：步骤f中的所述稀盐酸的浓度为7～9％，所述浸出渣与所述稀盐酸以固液比为1：6的比例混合。
8.根据权利要求2所述的一种从钨锡铜铅废渣回收钽铌的方法，其特征在于：所述高酸浸出步骤中，所述脱硅渣与所述盐酸以固液比为1：3的比例混合。
9.一种适用上述方法步骤b的平炉，其特征在于：包括炉体、坩埚、炉芯平台及出烟气管道。所述炉芯平台设置于所述炉体内部；所述坩埚设置于所述炉体内部、所述炉芯平台上方；所述出烟气管道设置于所述炉体顶部；所述炉体整体密封，内部设置有双层耐火砖；所述坩埚为两节结构，分为上节与下节，所述上节于与所述下节上下拼接。
10.根据权利要求9所述的一种适用上述方法步骤b的平炉，其特征在于：所述炉体的材料进口处设置有进口活动门；所述炉体的炉芯下部设置有若干滚轮；所述炉体的最底层设置有进空气孔；所述坩埚为铸钢制成，所述上节为圆柱形，所述下节为平底倒圆锥形，所述下节的顶端拼接处设置有便于拼接的凸起；所述出烟气管道上设置有一台引风机。
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